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核心要点：线程

java 2025/5/4 18:35:36

#include "head.h"int rfd, wfd;
long size;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 定义互斥锁void* first(void *arg)
{// 定位文件指针前加锁pthread_mutex_lock(&mutex);lseek(rfd, 0, SEEK_SET);lseek(wfd, 0, SEEK_SET);pthread_mutex_unlock(&mutex);char buf[4096]; // 使用缓冲区提高性能ssize_t bytes;for (long i = 0; i < size / 2; ){bytes = read(rfd, buf, sizeof(buf));if (bytes <= 0) break;write(wfd, buf, bytes);i += bytes;}printf("前半部分拷贝完毕.....");pthread_exit(NULL);
}void* last(void *arg)
{// 定位文件指针前加锁pthread_mutex_lock(&mutex);lseek(rfd, size / 2, SEEK_SET);lseek(wfd, size / 2, SEEK_SET);pthread_mutex_unlock(&mutex);char buf[4096];ssize_t bytes;for (long i = size / 2; i < size; ){bytes = read(rfd, buf, sizeof(buf));if (bytes <= 0) break;write(wfd, buf, bytes);i += bytes;}printf("后半部分拷贝完毕.....");pthread_exit(NULL);                                                  
}int main(int argc, const char *argv[])
{// 打开源文件和目标文件rfd = open("./xiaoxin.bmp", O_RDONLY);if (rfd < 0) {perror("open source file failed");exit(1);}wfd = open("./cp_xiaoxin.bmp", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if (wfd < 0) {perror("open target file failed");close(rfd);exit(1);}// 计算文件大小size = lseek(rfd, 0, SEEK_END);pthread_t tid1, tid2;// 创建线程并检查错误if (pthread_create(&tid1, NULL, first, NULL)){perror("create thread1 failed");close(rfd);close(wfd);exit(1);}if (pthread_create(&tid2, NULL, last, NULL)) {perror("create thread2 failed");close(rfd);close(wfd);exit(1);}// 等待线程结束pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);// 销毁互斥锁（可选）pthread_mutex_destroy(&mutex);close(rfd);close(wfd);return 0;
}

核心要点：线程

一、线程基础

线程概念
- 引入目的：减少进程切换的资源开销，提高效率。
- 定义：线程是进程内任务执行的最小单位，共享进程资源（内存、文件等）。
- 并发 vs 并行：
  - 并发：单核 CPU 通过时间片轮询模拟“同时”执行多任务。
  - 并行：多核 CPU 真正同时执行多任务。
- 上下文切换：CPU 在不同线程间切换时保存/恢复资源的过程。
线程 vs 进程（面试重点）
- 资源：进程资源独立，线程共享进程资源。
- 单位：进程是资源分配的最小单位，线程是执行的最小单位。
- 稳定性：进程更稳定，线程更轻量但易出错。
- 通信：线程直接共享数据（需同步），进程需 IPC 机制。

二、线程函数

创建线程：pthread_create
- 功能：创建新线程。
- 参数：
  - thread：存储新线程 ID。
  - attr：线程属性（默认 NULL）。
  - start_routine：线程入口函数（void* func(void*)）。
  - arg：传递给线程函数的参数。
- 返回值：成功返回 0，失败返回错误码（如 EAGAIN、EINVAL）。
终止线程：pthread_exit
- 功能：结束当前线程，可返回结果（void* retval）。
- 注意：主线程终止会导致所有分支线程终止。
连接线程：pthread_join
- 功能：阻塞等待指定线程结束，回收资源。
- 参数：
  - thread：目标线程 ID。
  - retval：接收线程返回值（二级指针）。
分离线程：pthread_detach
- 功能：设置线程为分离态，资源由系统自动回收。
- 注意：分离后无法使用 pthread_join。
取消线程：pthread_cancel
- 功能：发送取消请求。
- 状态控制：
  - pthread_setcancelstate：设置是否可取消（ENABLE/DISABLE）。
  - pthread_setcanceltype：设置取消类型（DEFERRED/ASYNCHRONOUS）。

三、同步与互斥

基本概念
- 临界资源：多线程共享的变量/文件等。
- 临界区：访问临界资源的代码段。
- 互斥：保证同一时间仅一个线程访问临界资源（无序）。
- 同步：在互斥基础上控制线程执行顺序。
互斥锁（pthread_mutex_t）
- 使用步骤：
  1. 初始化：pthread_mutex_init 或静态初始化 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER。
  2. 加锁：pthread_mutex_lock（阻塞）或 pthread_mutex_trylock（非阻塞）。
  3. 解锁：pthread_mutex_unlock。
  4. 销毁：pthread_mutex_destroy。
- 死锁风险：未正确释放锁可能导致死锁。
信号量（sem_t）与条件变量（pthread_cond_t）
- 信号量：通过计数器控制资源访问数量。
- 条件变量：用于线程间条件通知（需搭配互斥锁）。

四、实践示例

多线程文件拷贝
- 目标：两个线程分别拷贝文件的前半部分和后半部分。
- 关键函数：lseek 定位文件偏移，read/write 读写数据。
- 注意：需通过同步机制避免读写冲突（如互斥锁）。
银行存取款模拟
- 场景：存款线程与取款线程操作全局变量 money。
- 实现：使用互斥锁保护 money 的读写操作。